数字集成电路电流测试技术研究--《湖南大学》2005年博士论文
数字集成电路电流测试技术研究
【摘要】：集成电路(IC)被生产出来以后要进行测试。IC测试贯穿在IC设计、制造、封装及应用的全过程,被认为是IC产业的4个分支(设计、制造、封装与测试)中一个极为重要的组成部分,它已经成为IC产业发展中的一个瓶颈。有人预计,到2012年,可能会有多达48%的好芯片不能通过测试,IC测试所需的费用将在IC设计、制造、封装和测试的总费用中占80%～90%的比例。
工业界常采用电压测试和稳态电流(I_(DDQ))测试来测试数字CMOS IC。电压测试包括逻辑测试和时延测试两方面的测试内容,前者验证IC的功能是否正确,后者验证IC的时间特性是否正确。电压测试方法可以检测出大量的物理缺陷,而且比较简单,速度较快。但是,由于电压测试所使用的故障模型存在局限性,而且测试常常不能全速进行,因此一般来说,电压测试只善于验证电路的功能。与电压测试相比,(I_(DDQ))测试更善于检测由于生产过程中的细微偏差而导致的一些“小”缺陷,它的最大优点是能大幅度地降低测试数字CMOS IC的费用,提高它们的可靠性。但是,(I_(DDQ))测试除不能检测那些不导致(I_(DDQ))增加的缺陷或故障(如串扰故障)之外,还受到深亚微米技术的挑战。
瞬态电流(I_(DDT))测试是一种从供电回路,通过观察被测电路所吸取的瞬间动态电流来检测故障的一种方法,被认为可以检测出一些经电压测试和(I_(DDQ))测试所不能检测的故障。这种方法作为传统的电压测试和(I_(DDQ))测试方法的一个补充,正逐渐受到研究领域和工业界的关注。
(I_(DDT))测试研究虽然进行了近10年的时间,但目前仍处在初级阶段,所面临的问题很多,离实际应用还有相当一段距离。本研究采用基于积分的平均电流分析法来研究(I_(DDT))测试,进行了一些有益的探索性工作。我们定义了单周期(I_(DDT))平均值的概念,通过SPICE模拟,分析了(I_(DDT))平均值与输入信号变化斜率之间、与负载之间的定量关系,提出了上跳变计数模型,并给出了一个计算,(I_(DDT))平均值的公式;对(I_(DDT))测试在逻辑级进行测试生成的可行性做了初步研究,发现(I_(DDT))测试可以检测开路故障、时延故障,以及冗余故障,约有25%的开路故障是(I_(DDT))可测的;仔细分析了电路中产生冒险的原因,提出了一个基于贝叶斯优化算法的“健壮性”很强的(I_(DDT))测试生成算法,使得逻辑门的实际时间延滞即使在其标称值的±50%范围内任意变化时,所生成的测试向量仍然有效,使(I_(DDT))测试向实用化推进了一大步;设计了一个启发式(I_(DDT))测试生成算法,大大缩短了测试生成所需的时间,但故障覆盖率有一定程度的下降,有待进一步完善;作为(I_(DDT))平均值计算公式的应用,我们估计了数字CMOS IC的峰值功耗,与模拟结果相比,误差小于±15%。
本文所做工作得到了国家自然科学基金项目(编号:)的支持。
【关键词】：
【学位授予单位】：湖南大学【学位级别】：博士【学位授予年份】：2005【分类号】：TN407【目录】：
ABSTRACT9-11
第1章 集成电路设计与测试11-20
1.1 集成电路的发展11-12
1.2 集成电路的分类与制造工艺12-13
1.3 集成电路设计13-16
1.3.1 电子设计自动化技术13-14
1.3.2 现代集成电路设计方法14-15
1.3.3 硬件描述语言15-16
1.4 集成电路测试16-19
1.4.1 测试的作用16-17
1.4.2 测试分类17-18
1.4.3 测试方法18-19
1.5 本文章节安排19-20
第2章 数字集成电路测试技术概述20-29
2.1 测试仪20-21
2.2 测试生成21-23
2.3 故障模拟23-24
2.4 响应分析24-25
2.5 可测试性设计25-27
2.6 测试面临的挑战27-29
第3章 数字集成电路电压测试与电流测试方法29-47
3.1 电压测试29-35
3.1.1 故障模型30-31
3.1.2 逻辑测试31-33
3.1.3 时延测试33-35
3.2 稳态电流(I_(DDQ))测试35-40
3.2.1 I_(DDQ)测试的作用36-37
3.2.2 I_(DDQ)测试的有效性37-39
3.2.3 I_(DDQ)测试方法39-40
3.3 瞬态电流(I_(DDT))测试40-46
3.3.1 I_(DDT)测试试验40-41
3.3.2 传感器及检测电路41-42
3.3.3 测试响应分析42-44
3.3.4 测试生成44-45
3.3.5 全速电流测试45-46
3.4 本文所做工作46-47
第4章 瞬态电流测试可行性研究47-61
4.1 平均瞬态电流的概念47-51
4.1.1 逻辑门的瞬态电流47-48
4.1.2 平均瞬态电流(I_(DDT))48-49
4.1.3 I_(DDT)与信号陡度的关系49-50
4.1.4 I_(DDT)与负载的关系50-51
4.2 I_(DDT)的性质51-54
4.2.1 逻辑跳变51-52
4.2.2 I_(DDT)与上跳变52-53
4.2.3 I_(DDT)与冒险53-54
4.3 故障检测实验54-56
4.3.1 可测试性测度54
4.3.2 故障检测实验54-56
4.4 基于BOA的I_(DDT)测试生成56-57
4.5 实验结果57-60
4.6 小结60-61
第5章 任意时延分配下的I_(DDT)自动测试生成61-74
5.1 测试向量生成准则61-64
5.1.1 时间延滞模型61-64
5.1.2 测试生成准则64
5.2 自动测试生成算法64-68
5.2.1 激活故障64-66
5.2.2 适应度函数66-67
5.2.3 算法描述67-68
5.3 算法初始化策略68-70
5.3.1 逻辑门的概率向量68-69
5.3.2 生成初始向量69-70
5.4 实验结果70-72
5.5 小结72-74
第6章 I_(DDT)自动测试生成算法研究74-90
6.1 瞬态电流通路故障模型74-76
6.1.1 瞬态电流通路74-75
6.1.2 瞬态电流通路故障75-76
6.2 D前沿的划分76-78
6.3 组合可控制性78-80
6.4 对FAN算法的改进80-83
6.4.1 激活故障80
6.4.2 电流差别最大化80-81
6.4.3 减少旁路的影响81-82
6.4.4 减少冒险的影响82
6.4.5 改进的算法结构82-83
6.5 实验结果83-87
6.6 小结87-90
第7章 CMOS数字电路峰值功耗估计90-96
7.1 引言90-91
7.2 计算原理91-92
7.3 估计方法92-93
7.4 实验结果与分析93-95
7.4.1 实验结果93-94
7.4.2 实验分析94-95
7.5 小结95-96
参考文献98-108
致谢108-109
附录A 攻读学位期间发表的主要论文和参加的主要工作109-110
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3秒自动关闭窗口集成电路测试技术论文-A novel scheme for application-dependent test..
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集成电路测试技术论文-A novel scheme for application-dependent testing of FPGAs
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3秒自动关闭窗口基于PCI总线集成电路测试仪接口设计 (1)
11:31:01&&&来源:21IC
0 引言&&& 如今社会的正常运行已离不开集成电路产品，集成电路技术在社会各行各业，诸如，交通运输、工业生产、农林自动化、电力等等都有着广泛的应用，集成电路技术与社会的发展密切相关。集成电路行业的发展日趋专业化，逐渐形成设计、制造、封装、测试独立并举、相互依持、共同发展的新局面。其中集成电路测试作为芯片设计、芯片制造和芯片封装的有力补充，推动了集成电路产业的迅速发展。集成电路测试的能力和水平的提高是保证集成电路性能、质量的关键手段之一。&&& 目前广泛用于集成电路封装测试的设备是由计算机软件控制，通过接口总线与硬件设备通信，能够代替测试人员的大部分劳动，也称为自动化测试系统(ATE)。其工作原理是：在计算机中使用测试软件编写待测芯片的测试程序，编写测试程序的过程就是利用程序语言实现对测试系统硬件资源的调度，将测试图形应用于被测集成电路的管脚；使用测试软件执行测试程序，这个过程需要计算机与测试系统进行通信，调用测试系统硬件电路的驱动函数，将控制命令经计算机的I／O接口发送至测试硬件相应的端口；测试仪硬件接口经过译码电路译码之后驱动硬件动作实现既定的测试功能；测试的数据结果通过计算机的I／O接口返回；计算机对结果数据进行分析处理、按一定的标准进行判别，将测试结果进行显示、控制分选机对被测器件进行分选。1 及其接口的实现&&& 自动化集成电路测试系统(ATE)的结构图如图1所示。
&&& 本设计的接口总线选用的是PCI总线。PCI(Peripheral Component Interconnect)是一种由NI公司于1997年发布的基于计算机测量和自动化平台的一种全新的开放性、模块化仪器总线规范。PCI总线采用32位突发方式传输的局部总线，工作频率可达33 MHz，支持32 b／64 b的数据传输，并支持多总线主控和线性突发(Burst)模式传送，在理论上数据传输速率可以达到132 Mb／s。&&& 目前国内外PCI总线接口实现方案主要有：采用专用的PCI接口芯片。采用专用芯片只需考虑用它来实现自己要求的功能，而不用考虑PCI芯片的内部结构，这样就缩短了设计时间，但灵活性较差，会造成一定的资源浪费。利用IP核来实现PCI接口，利用基于PCI协议的IP核来实现PCI接口，这种设计开发速度较快，灵活性较好，但是IP核价格昂贵。采用FPGA实现PCI总线协议。采用CPLD／FPGA等可编程逻辑器件实现，最大的优点在于灵活的可编程性，可以节约系统的逻辑资源，系统设计紧凑，方便系统更新，缺点是开发难度大，周期长，系统检验困难，且不具备通用性。本文设计了一种采用PCI专用接口芯片PCI9030实现PCI总线接口，并利用可编程逻辑器件FPGA完成复杂的时序逻辑控制和地址译码。该设计的特点是简化了硬件电路的复杂性，缩短了开发周期，通用性较好。其硬件连接框图如图2所示。
编辑：什么鱼
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